制作上下电极

2.3.6制作上下电极

2.3.6.1上下电极的设计

电极就是与pn结两端形成紧密欧姆接触的导电材料。习惯上把制作在电池光照面上的电极称为上电极。把制作在电池背面的电极称为下极或背电极。阳电池对上电极的要求，在于其与硅接触时电阻要低，与硅之间的黏着力要强、可焊性要高等。此外可以大量生产及低制造成本也是主要的要求之一制造电极的方法制造电极的方法主要有真空蒸镀、化学镀镍，铝浆印刷烧结等。铝浆印刷是近几年比较成熟和在商品化电池生产中大量被采用的工艺方法，这种太阳电池的金属电极作法与IC上的金属电极作法有很大的不同。

制作上下电极材料要求能与硅形成牢固的接触接触电阻比较小，应是一种欧姆接触有优良的导电性遮挡面积小，一般小于8%收集效率高可焊性强成本低廉污染比较小。欧姆接触欧姆接触是指金属与半导体的接触，而其接触面的电阻值远小于半导体本身的电阻，使得组件操作时，大部分的电压降在活动区(Activeregion)而不在接触面。欧姆接触指的是它不产生明显的附加阻抗，而且不会使半导体内部的平衡载流子浓度发生显著的改变

欲形成好的欧姆接触，有二个先决条件：（1）金属与半导体间有低的势垒高度(BarrierHeight)（2）半导体有高浓度的杂质掺入(N≧10EXP12cm-3)

真空蒸镀法一般用光刻方法或用带电极图形掩膜的电极模具板。掩膜由线切割机，光刻加工或激光加工的不锈钢箔或铍铜箔制成。

化学镀镍制作电极利用镍盐（氯化镍或硫酸镍）溶液在强还原剂次磷酸盐的作用下，依靠镀件表面具有的催化作用，使次磷酸盐分解出生态原子氢将镍离子还原成金属镍，同时次磷酸盐分解析出磷，因此在镀件表面上获得镍磷合金的沉积镀层

化学镀镍的配方很多，碱性溶液用于半导体镀镍比酸性溶液好，下面是一种典型镀液的配方：氯化镍30g/l氯化铵50g/l柠檬酸铵65g/l次磷酸钠10g/l丝网印刷制作电极真空蒸镀和化学镀镍制作电极的方法是一种传统的制作方法，但存在工艺成本较高，耗能量大，批量小，不适宜于自动化生产，为了降低生产成本和提高产量，人们将厚膜集成电路的丝网漏印工艺引入太阳电池的生产中。目前，该工艺已走向成熟，使线条的宽度可降到50

m，高度达到10～20

m。上电极金属栅线的设计

上电极的设计的一个重要方向是上电极金属栅线的设计。图为几种在地面应用电池中使用的上电极的设计方法。对于普通的电极设计，设计原则是使电池的输出最大，即电池的串联电阻尽可能小和电池的光照作用面积尽可能大。上电极金属栅线的设计金属电极一般由两部分构成，主线是直接将电流输到外部的较粗部分，栅线则是为了把电流收集起来传递到主线上去的较细的部分。(a)示出主线和栅线的上电极设计的示意图。根据这种对称性电极可以分解成12个相同的单电池；(b)典型的单电池的重要尺寸主线的最佳尺寸WB如果电极各部分是线性地逐渐变细的，则m值为4，如果宽度是均匀的，则m值为3.当栅线的间距变得非常小以致横向电流损耗可忽略不计时，出现最佳值。于是，最佳值由下面条件给出，即Jmp和Vmp分别为最大功率点的电流密度和电压;

smf和

smb分别为电极的栅线和主线的金属层的薄层电阻实际上，不可能得到这个最佳值，在特定的条件下，要保持产品有较高的成品率，WF及S的最小值均受到工艺条件的限制。若把栅线宽度WF取作在特定工艺条件下的最小值，则对应于这个最小的S值能够用渐近法求出，对某个设定值S'，可计算出相应的各部分功率损失ρsf，ρcf，ρsf和ρst。然后可按下式求出一个更接近最佳值的值S"这个过程将很快收敛到相应于最佳值的一个不变的值上。从式（10）计算的S值是一个过高的估计值，由此可求出最佳的初试值。用式（10）所算出的S值的一半作初试值即可得出一个稳定的迭代结果。正面栅线设计正面栅线设计细栅线数：44最边缘的细栅线到电池边缘的距离为1.7mm0.125×44＋1.7×2＋43×2.7＝125两根细栅线之间的距离为2.7mm,细栅线宽0.125主栅线的宽度1.5mm对于下电极的要求是尽可能布满背面。2.3.6.3丝网印刷原理丝网印刷是把带有图像或图案的模版被附着在丝网上进行印刷的。通常丝网由尼龙、聚酯、丝绸或金属网制作而成。当承印物直接放在带有模版的丝网下面时，丝网印刷油墨或涂料在刮刀的挤压下穿过丝网中间的网孔，印刷到承印物上（刮刀有手动和自动两种）。丝网上的模版把一部分丝网小孔封住使得颜料不能穿过丝网，而只有图像部分能穿过，因此在承印物上只有图像部位有印迹。换言之，丝网印刷实际上是利用油墨渗透过印版进行印刷的印刷板及金属膏在网印技术中，最重要的两个成分是印刷板及金属膏。印刷板的构造，系使用一个铝的边框，上头架着许多人造纤维或不锈钢线。一般印刷板上的不锈钢线的密度大约是每公分约80～100条左右，不锈钢线的直径约10um左右，而线与线之间的距离约为10um左右。此外印刷板上还覆盖着感光胶.印刷板及金属膏金属膏的成分对金属电极的形成有着很重要的影响。它的内部成分包括：1、有机溶剂：它的作用在于使得金属膏呈现流体态，以利于印刷的进行。2、有机结合剂:它的作用在于固定金属粉末。3、导电金属材料：它一般是银的粉末，颗粒大小约在数十微米左右。它的重量约占整个金属膏的60%～80%左右。4、玻璃粉：玻璃粉系由一些低熔点、高活性氧化物粉末组成。它可以对硅表面进行刻蚀反应，而帮助银粉与硅表面的结合。其添加量约为5～10%。丝网印刷原理一开始硅片并没与印刷板接触，在把金属膏添加到印刷板之后，然后使用一金属或橡胶制的滚轮由印刷板一端施压滑向另一端，如此一来，金属膏就会依据印刷板上的图形，印制到晶片上了。在这工艺中，重要的工艺参数包括有滚轮压力、滚轮速度、晶片与印刷板的距离等。在网印工艺之后，晶片要置于100～200℃的环境下，进行干燥处理，以去除有机挥发物。20印刷的原理：丝网印刷是通过刮条挤压丝网弹性形变后将浆料漏印在需要印刷的材料上的一种印刷方式，这也是目前普遍采用的一种电池工艺。4/16/2024印刷的原理背面金属电极网印技术背面金属电极通常也是采用网印技术来制造，它与正面电极的不同点在于金属膏成分同时含有银粉与铝粉。这是因为，银粉本身无法与p-硅形成欧姆接触。而铝粉虽然可以与p-硅形成欧姆接触，但焊接性差，因此两者必须混合在一起作为背面金属电极的材料。背面金属电极虽然从原理上来看，一整层连续的背面电极的电阻极小，但工业界还是习惯采用如正面电极般的网状结构，这是因为一整层连续的背面电极会因不同的热膨胀系数，而使得晶片在高温处理时发生挠曲变形

背面电极及电场图示电池片丝网印刷的三步骤背电极印刷及烘干浆料：Ag/Al浆如Ferro3398

背电场印刷及烘干浆料：Al浆如FerroFX53-038正面电极印刷及烘干浆料：Ag浆如FerroCN33-462背面AgAl浆可焊电极印刷丝网的材质：不锈钢丝网目数：280目目数的定义：单位面积（英寸或cm）上丝网孔的数量。2.丝直径：46～53μm3.丝网厚度：82～90μm4.膜厚：15μm5.静态张力：25N背面电极印刷参数在印刷图形完好时，印刷头压力在范围内尽可能的小。背面Al浆可焊电极印刷丝网材质：不锈钢丝网目数：320目丝直径：23～28μm丝网厚度：46μm膜厚：15μm膜和丝网总厚度：60～63μm正面栅线设计丝网材质：不锈钢丝网目数：280目线直径：30μm丝厚度：50μm膜厚：15μm膜和丝网的总厚度：65μm静态张力：26N正面电极的印刷参数

参数的调整以图形完整、线条饱满、印刷浆料重量适当为基准。4/16/202432一号机接片查片一号机印刷背极一号烘干箱烘干三号机印刷正栅

二号烘干箱烘干

二号机印刷背场烧结炉烧结检测送检

工艺流程简介4/16/202433载片篮传送带推片器：将载片篮内的片子推到印刷传送带上待印刷1号印刷机烘干箱印刷传送带印刷机头印台

一号印刷机是印刷背极的设备，它主要是在硅片的背面用银浆印刷上背极，再经过烘干箱烘干后将硅片送入下道工序。一号机的工艺流程4/16/202434

二号印刷机主要是在硅片上通过铝浆的印刷形成背场，再通过烘干箱烘干后将硅片送入下道工序。二号机的工艺流程二号印刷机烘干箱4/16/202435

三号印刷机是在硅片的表面用银浆印上正栅，在此工序我们必须特别要注意断栅、结点、漏浆的发生。三号机的工艺流程三号印刷机4/16/202436常见印刷问题处理方法常见印刷问题处理方法图片示例3#机单个印台有规律的虚印先调节单个印台的补偿值，若无效则看印台有无问题，例如：印台是否装紧，印台是否不平整。3#机每个印台虚印减小网距，用胶条擦拭被堵部位，再双向印刷后恢复正常印刷模式。4/16/202437常见印刷问题处理方法常见印刷问题处理方法图片示例3#机下刀位粗线先看胶条是否太靠近图形，若没有则减少压力，加大行程、加大网距或抬高机械头位置，若还没有改善，更换网版。3#机固定一根细栅线印粗更换胶条或网版4/16/202438常见印刷问题处理方法常见印刷问题处理方法图片示例1#机背电极虚印1、先看贴在网版上的胶带是否太靠近图形。2、加大压力，减小网距，若还没有改善则换网版。2#机刮痕先更换胶条若无效则更换网版无4/16/202439常见印刷问题处理方法常见印刷问题处理方法图片示例3#机主栅线旁有指甲大小的虚印抬高网距，加大压力3#侧着看两边有大块虚印先减小网距或加大压力看是否有明显减小，若无改善则更换胶条。无4/16/202440常见印刷问题处理方法常见印刷问题处理方法图片示例印刷图形偏移调整印刷参数，在调节P中的X、Y、Z。4/16/202441常见印刷问题处理方法常见印刷问题处理方法图片示例断栅使用干净的抹布擦拭网版，或者用干净的抹布蘸松油醇擦拭网版,然后再用干净的抹布擦拭网版。如果是堵网的话，抬起网版，用胶条轻轻对堵住的地方进行刮拭，然后用干净的抹布将网版擦拭干净。如果短线还出现的话，抬起网版，将印刷头停在靠近自己的地方，按下F5键向上抬起网版，先使用带酒精的刷子将堵网的地方擦干净，再次使用干净的抹布蘸松油醇擦拭网版，然后再用干净的抹布擦拭网版即可。检查是否是因为铝粉掉落造成的。如何更换印台纸

1、将安装印台的四个螺丝拧开。2、准备好所需要的工具（扳手、内六角扳手、新印台纸）

3、拧开安装固定印台纸转轴的螺母。4、分别抽出固定

印台纸的转轴

取下旧的印台纸。6、另一侧装上

新的印台纸。5、取下旧印台纸里的转轴并安装在一侧。

7、将印台纸的一端用胶带粘到另一侧的转轴上。8、新的印台纸必须安装在内侧。如何更换网版如何更换胶条50046生产人员常用的选项有：C：cycleP：PrintDataO：OperatorPageA：alarm操作界面4/16/202447本页显示了机器运行时的报警和预告信息（只读）。报警信息传输到声音报警器和红色拄灯，并且使机器停止；预告信息不传输到声音报警器和红色拄灯。设备选项8-1machineDiagnostic设备诊断显示报警信息预告信息4/16/202448EnableMagazineLoader运行载片篮装载装置EnablePrinting

运行印刷EnableBufferCent.DeviceX.Y.T运行缓冲区前的照相机EnableOvenHeating运行烘干EnableBuffer½运行缓冲区EnableFlip-Over运行翻片器EnableWaferAlignment硅片位置校准有效CheckBreakageBefore检查上料硅片是否破损CheckBreakageAfter检查印刷后有无破损硅片设备选项2-1Cycle设备运转生产时无需勾选4/16/202449Printtype：Squeegeeandflood印刷方式：先印刷后刮浆料SCREEN丝网Snap-offPosition：丝网距离这是印刷时电池片与丝网之间的距离。涉及到Z轴项运动，Z轴向下取正，也就是说，距离是负值。ParkPosition：停放距离印刷后电池与丝网间的距离，是负值。Speedupward：向上的速度印刷完之后，Z轴（丝网支架）由印刷位置上升到停放位置时的速度。SQUEEGEE胶条Down-stopPosition：印刷时刮刀向下运行的深度以印刷时网版下平面为零点位置，向下为负值，向上为正值。这个参数的大小决定了印刷时刮刀下压网版时网版形变的大小。刮刀向下深度越深印刷的厚度就会变薄，反之印刷的厚度就会变厚。

ParkPosition：印刷后印刷头的位置Pressure：压力印刷期间，控制竖直的滚轴达到其下放位置。这个位置必须被设定电池平面以下并保留一个小的量值（0.30.4mm应该能满足），以至于实际的压力能达到设定值。